第六单元　第二十七课时　基因的表达-2027年高考生物一轮复习课件（含讲义及答案）

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概述DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质的合成。
考点一　遗传信息的转录和翻译
考点二　中心法则的提出及其发展
1.RNA的结构、种类和功能
必修2 P67“图4－6”：tRNA ______(填“含有”或“不含有”)氢键，一个tRNA分子中______(填“是”或“不是”)只有3个碱基。
mRNA、rRNA、tRNA
4.遗传信息、密码子与反密码子之间的联系(1)相关概念及联系
启动子和终止子均为DNA片段，起始密码子和终止密码子均为mRNA上三个相邻的碱基。
(2)数量关系①密码子有64种，不同生物共用一套遗传密码。②有2种起始密码子：在真核生物中AUG作为起始密码子；在原核生物中，GUG也可以作为起始密码子，此时它编码甲硫氨酸。③有3种终止密码子：UAA、UAG、UGA。正常情况下，终止密码子不编码氨基酸，仅作为翻译终止的信号，但在特殊情况下，终止密码子UGA可以编码硒代半胱氨酸。④通常一种密码子决定一种氨基酸，一种tRNA只能转运一种氨基酸。⑤每种氨基酸对应一种或几种密码子(密码子的简并)，可由一种或几种tRNA转运。
必修2 P67“思考·讨论”：几乎所有的生物体都共用一套密码子，这体现了密码子的通用性，说明当今生物可能有着共同的起源。
5.模型解读——多聚核糖体(1)图中c所指的3条链最终的氨基酸序列相同，因为__________________________。(2)图中信息显示，一条mRNA分子上可结合多个核糖体，其意义是_____ _______________________________________。(3)图中核糖体移动的方向为_________。
这3条链的模板相同(均为a)
的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质
真、原核细胞基因的表达(1)原核生物基因的表达
(2)真核生物基因的表达
(3)“两看法”判断真、原核生物的基因表达过程
(1)tRNA分子由两条链组成，mRNA分子由单链组成(2020·全国Ⅲ，3)
提示　tRNA和mRNA分子都是单链结构。
(2)所有生物基因表达过程中用到的RNA和蛋白质均由DNA编码(2021·河北，8)
提示　RNA病毒的蛋白质由病毒的遗传物质RNA编码合成。
(3)DNA双链解开，RNA聚合酶起始转录、移动到终止密码子时停止转录(2021·河北，8)
提示　DNA双链解开，RNA聚合酶与启动子结合进行转录，移动到终止子时停止转录。
(4)多个核糖体可结合在一个mRNA分子上共同合成一条多肽链(经典高考题)
提示　多个核糖体可结合在一个mRNA分子上合成多条多肽链。
基因表达过程分析1.请回答基因转录相关问题：(1)转录以基因为单位，一个基因转录时以_____的一条链为模板，可被多次转录，形成一种多个mRNA；一个DNA分子上的所有基因的模板链_______(填“一定”或“不一定”)相同。(2)转录方向的判定方法：________________________________为转录的起始方向。(3)RNA适合作为信使的原因：RNA由核糖核苷酸连接而成，可以携带遗传信息；__________________________，因此能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。
已合成的mRNA释放的一端(5′端)
一般是单链，而且比DNA短
2.如图为真核细胞内某基因的表达过程，其中b链为该基因转录时的模板链，请标出图中各条核苷酸链的方向以及肽链的方向。
考向一　转录和翻译过程的分析1.(2025·河北，6)M和N是同一条染色体上两个基因的部分序列，其转录方向如图所示。表中对M和N转录产物的碱基序列，分析正确的是
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
2.(2025·合肥二模)细菌的核糖体包含30S和50S两个亚基，两者均以rRNA－蛋白质的复合物形式存在。mRNA的上游特定序列被30S亚基识别结合后，再结合50S亚基，共同构成翻译机器，该机器内有两个RNA(携带氨基酸)结合位点：A位和P位，如图所示。下列关于翻译过程的叙述，正确的是A.30S亚基的rRNA在3′端存在与mRNA 互补的特殊序列B.最早与mRNA结合的tRNA一定具有起始密码子序列C.50S亚基催化A位的氨基酸转移到P位tRNA携带的肽链上D.在图中肽链延伸过程中，核糖体沿着mRNA从右向左移动
3.若一个DNA分子某基因共含有N个碱基，其中胸腺嘧啶占模板链上所有碱基的比例为a(a＜1/2)，占该基因中所有碱基的比例为b(b＜1/2)。下列叙述错误的是A.该基因所含氢键数一定大于N个B.该基因含有2N个脱氧核糖C.该基因转录出的mRNA中，尿嘧啶最多占2b－aD.该基因转录、翻译出的蛋白质中氨基酸数少于N/6
基因表达中的相关数量关系
实际基因表达过程中的数量关系不符合6∶3∶1的原因：①基因中的内含子转录后被剪切。②在基因片段中，有的片段(如非编码区)起调控作用，不参与转录。③转录出的mRNA中有终止密码子，正常情况下，终止密码子不编码氨基酸。④mRNA中的起始密码子可能不在开头。⑤合成的肽链在加工过程中可能会被剪切掉部分氨基酸。
4.(2024·湖南，10)非酒精性脂肪性肝病是以肝细胞的脂肪变性和异常贮积为病理特征的慢性肝病。葡萄糖在肝脏中以糖原和甘油三酯两种方式储存。蛋白R1在高尔基体膜上先后经S1和S2蛋白水解酶酶切后被激活，进而启动脂肪酸合成基因(核基因)的转录。糖原合成的中间代谢产物UDPG能够通过膜转运蛋白F5进入高尔基体内，抑制S1蛋白水解酶的活性，调控机制如图所示。
下列叙述错误的是A.体内多余的葡萄糖在肝细胞中优先转化为糖原，糖原饱和后转向脂肪 酸合成B.敲除F5蛋白的编码基因会增加非酒精性脂肪肝的发生率C.降低高尔基体内UDPG量或S2蛋白失活会诱发非酒精性脂肪性肝病D.激活后的R1通过核孔进入细胞核，启动脂肪酸合成基因的转录
中心法则的提出及其发展
1.遗传信息的传递过程
2.DNA复制、转录、翻译、逆转录和RNA复制的比较
3.生命是物质、能量和信息的统一体(1)DNA、RNA是______的载体。(2)蛋白质是信息的__________。(3)______ 为信息的流动提供能量。
(1)遗传信息可以从DNA流向RNA，也可以从RNA流向蛋白质(2020·全国Ⅲ，1)(2)在真核细胞中，转录出的RNA链与模板链的相应区域碱基互补(经典高考题)(3)HIV的遗传物质可以作为合成DNA的模板(经典高考题)
理解中心法则某单链RNA病毒的遗传物质是正链RNA(＋RNA)。该病毒感染宿主后，合成相应物质的过程如图所示。
(1)图中过程③④⑤发生在哪里？图中相关酶与RNA聚合酶的合成先后顺序是怎样的？并说明理由。
提示　过程③④⑤发生在宿主细胞的核糖体上。先合成相关酶，再合成RNA聚合酶，因为RNA聚合酶的合成需要相关酶的催化。
(2)图中过程①所需的嘌呤类核苷酸数目与过程②所需的嘧啶类核苷酸数目有何特点？
(4)某人感染这种病毒并痊愈后，在短时间内再次接触该病毒时，可能会再次感染该病毒。请说明原因。
提示　作为遗传物质，指导－RNA的合成；作为翻译的模板。
提示　所需的这两类核苷酸数目相等。
(3)图中＋RNA的作用有哪些？
提示　RNA为单链结构，不稳定，易发生基因突变(或变异率高)。
考向二　中心法则5.(2025·山东，5)关于豌豆细胞核中淀粉酶基因遗传信息传递的复制、转录和翻译三个过程，下列叙述错误的是A.三个过程均存在碱基互补配对现象B.三个过程中只有复制和转录发生在细胞核内C.根据三个过程的产物序列均可确定其模板序列D.RNA聚合酶与核糖体沿模板链的移动方向不同
6.(2025·湖南，11)被噬菌体侵染时，某细菌以一特定RNA片段为重复单元，逆转录成串联重复DNA，再指导合成含多个串联重复肽段的蛋白Ne，如图所示。该蛋白能抑制细菌生长，从而阻止噬菌体利用细胞资源。下列叙述错误的是
A.噬菌体侵染细菌时，会将核酸注入细菌内B.蛋白Ne在细菌的核糖体中合成C.串联重复的双链DNA的两条链均可作为模板指导蛋白Ne合成D.串联重复DNA中单个重复单元转录产生的mRNA无终止密码子
一、基础排查判断下列关于基因表达的叙述(1)联系转录和翻译两个过程的中间媒介为mRNA(　　)(2)转录时会形成DNA－RNA杂交区域(　　)(3)转录过程中某基因的两条链均可作为模板(　　)
提示　转录是以DNA的一条链为模板进行的。
(4)转录的起点是起始密码子，转录的终点是终止密码子(　　)
提示　转录的起点是启动子，转录的终点是终止子。
(5)转录得到的成熟产物中可能含有反密码子(　　)(6)一种氨基酸可以由多种密码子编码(　　)(7)每种tRNA只能转运一种氨基酸(　　)(8)翻译过程中运输氨基酸的工具是通过转录过程产生的(　　)(9)翻译时mRNA沿着核糖体移动，读取氨基酸的下一个密码子(　　)
提示　翻译时，核糖体沿mRNA移动。
(10)翻译时，每种密码子都有与之对应的反密码子(　　)
提示　翻译时，终止密码子没有与之对应的反密码子。
(11)一条mRNA上结合多个核糖体同时翻译可以提高每条多肽链的合成速度(　　)
提示　一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成，因此少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质。
(12)在真核细胞中，染色体上的基因的转录和翻译是在细胞内的不同区室中进行的(　　)(13)大肠杆菌体内基因表达过程中先进行转录再进行翻译(　　)
提示　原核生物体内转录、翻译过程同时进行。
(14)复制、转录和翻译过程都要通过碱基互补配对来完成(　　)(15)复制、转录和翻译过程在所有活细胞都能进行(　　)
提示　DNA复制只发生在能进行细胞分裂的细胞中。
(16)根据启动子和终止子的相对位置可判断哪条链作为模板链(　　)(17)RNA－DNA杂交区域中碱基配对方式有G－C、C－G、A－U、U－A (　　)
提示　由于RNA分子中的碱基为A、U、G、C，DNA分子中的碱基为A、T、G、C，所以RNA－DNA杂交区域中碱基配对方式有G－C、C－G、A－T、U－A。
二、要语必背1.(必修2 P65)RNA是在细胞核中，通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成的，这一过程叫作转录。2.(必修2 P66)游离在细胞质中的各种氨基酸以mRNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质，这一过程叫作翻译。3.(必修2 P66)mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸。每3个这样的碱基叫作1个密码子。4.(必修2 P69)在细胞质中，翻译是一个快速高效的过程。通常，一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成，因此，少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质。
5.(必修2 P69)中心法则：遗传信息可以从 DNA 流向 DNA，即DNA的复制，也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质，即遗传信息的转录和翻译。少数生物(如一些RNA病毒)的遗传信息可以从RNA流向RNA以及从RNA流向DNA。6.(必修2 P69)生命是物质、能量和信息的统一体。7.人体不同组织细胞的相同DNA分子，进行转录过程时启用的起始点不完全相同，其原因是不同组织细胞中基因进行选择性表达。
精练高频考点提升关键能力
(1)染色质(染色体)　翻译　(2)RNA聚合　tRNA　粗面内质网　(3)与DNA结合，调控基因的转录；与mRNA结合，调控翻译　降解IncRNA，解除对翻译的影响；降解mRNA，调控翻译　(4)专一性强；易降解，不会污染环境
(1)转录　核糖核苷酸　RNA聚合　核孔　(2)从左到右　少量的mRNA就可以在短时间内合成大量的蛋白质，提高翻译效率　DNA→RNA→蛋白质(箭头上可依次标注“转录”“翻译”)　(3)组织特异(或选择)　(4)微RNA调控基因lin－4转录形成的Pre－miRNA进入细胞质，经过酶切割和组装后形成RISC－miRNA复合物，该复合物可抑制lin－14蛋白质编码基因转录的RNA的翻译过程(或者RISC－miRNA复合物与基因lin－14转录形成的mRNA结合，从而抑制翻译过程)
一、选择题1.(2024·河北，4)下列关于DNA复制和转录的叙述，正确的是A.DNA复制时，脱氧核苷酸通过氢键连接成子链B.复制时，解旋酶使DNA双链由5′端向3′端解旋C.复制和转录时，在能量的驱动下解旋酶将DNA双链解开D.DNA复制合成的子链和转录合成的RNA延伸方向均为由5′端向3′端
2.(2024·安徽，11)真核生物细胞中主要有3类RNA聚合酶，它们在细胞内定位和转录产物见表。此外，在线粒体和叶绿体中也发现了分子量小的RNA聚合酶。
注：各类rRNA均为核糖体的组成成分。
下列叙述错误的是A.线粒体和叶绿体中都有DNA，两者的基因转录时使用各自的RNA聚合酶B.基因的DNA发生甲基化修饰，抑制RNA聚合酶的结合，可影响基因表达C.RNA聚合酶Ⅰ和Ⅲ的转录产物都有rRNA，两种酶识别的启动子序列相同D.编码RNA聚合酶Ⅰ的基因在核内转录、细胞质中翻译，产物最终定位在核仁
3.(2025·河南青桐鸣模拟)如图为某细胞中遗传信息的传递和表达过程的示意图，下列叙述错误的是A.过程①表示DNA复制，过程②表示翻译B.图中核糖体沿着mRNA从右向左移动C.过程①需要RNA聚合酶，过程②需要tRNA 搬运氨基酸D.过程②中一条mRNA结合多个核糖体，形成的多个蛋白质种类相同
4.(2025·河南九师联盟模拟)在细胞中，部分tRNA的反密码子序列及所转运的氨基酸如表所示。在编码多肽链b－c－a－d－…(b为该多肽链上的第一个氨基酸)的基因中，能转录形成mRNA的模板链的碱基序列是
A.3′－AGATGCTCTCAG…－5′B.3′－CGATGCTCTCAG…－5′C.3′－AGACGTTCTGAC…－5′D.3′－AGCTGCTCTGAC…－5′
5.DNA转录时作为模板功能的链叫作反义链，另一条叫作有义链。如图是DNA分子中某些基因有义链和反义链示意图。下列叙述错误的是
A.不同基因可能同时复制，但不能同时转录B.根据启动子和终止子的相对位置可判断哪条链作为反义链C.DNA分子的一条链对不同基因来说，有的是有义链，有的是反义链D.基因的转录和翻译并不都是沿着模板的3′端到5′端进行的
6.(2023·江苏，6)翻译过程如图所示，其中反密码子第1位碱基常为次黄嘌呤(I)，与密码子第3位碱基A、U、C皆可配对。下列叙述正确的是A.tRNA分子内部不发生碱基互补配对B.反密码子为5′－CAU－3′的tRNA可转运多 种氨基酸
C.mRNA的每个密码子都能结合相应的tRNAD.碱基I与密码子中碱基配对的特点，有利于保持物种遗传的稳定性
7.(2023·海南，13)噬菌体ΦX174的遗传物质为单链环状DNA分子，部分序列如图。下列叙述正确的是
A.D基因包含456个碱基，编码152个氨基酸B.E基因中编码第2个和第3个氨基酸的碱基序列，其互补DNA序列是5′－GCGTAC －3′C.噬菌体ΦX174的DNA复制需要DNA聚合酶和4种核糖核苷酸D.E基因和D基因的编码区序列存在部分重叠，且重叠序列编码的氨基酸序列相同
8.(2025·巴中三模)如图表示拟南芥F基因的转录及加工获得Fγ mRNA和Fβ mRNA的过程，其中Fγ、Fβ表示蛋白质。当Fβ过多时，拟南芥响应高温开花的时间延后(真核细胞中的多数基因经转录会产生前体
mRNA，前体mRNA中由内含子转录的RNA片段会被剪接体SnRNP切除并快速水解，由外显子转录的RNA片段会相互连接形成成熟mRNA)。下列叙述错误的是A.剪接体SnRNP不能特异性识别前体mRNA序列，剪切内含子转录的RNA片段B.由前体mRNA指导合成Fγ的过程中，一定存在磷酸二酯键的断裂和形成以及 碱基互补配对C.促进F基因表达Fγ，拟南芥不一定提前开花D.拟南芥开花时间受环境和mRNA剪接形式的影响
9.(2022·河北，9)下列关于中心法则相关酶的叙述，错误的是A.RNA聚合酶和逆转录酶催化反应时均遵循碱基互补配对原则且形成氢键B.DNA聚合酶、RNA聚合酶和逆转录酶均由核酸编码并在核糖体上合成C.在解旋酶协助下，RNA聚合酶以单链DNA为模板转录合成多种RNAD.DNA聚合酶和RNA聚合酶均可在体外发挥催化作用
10.(2025·成都三模)DNA中的遗传信息可以通过复制、转录和翻译而流动。据图分析，下列叙述错误的是A.该DNA可能存在于原核和真核细胞 中，酶B和酶C均能催化DNA解旋
B.R环中存在5种含氮碱基和8种核苷酸，且嘌呤总数与嘧啶总数相等C.被32P标记的DNA在31P环境中复制3次，子代DNA中含31P的链占总链数 的7/8D.过程①②③中均存在氢键的断裂和碱基互补配对，且均有水的生成
11.(2025·湖南，9)基因W编码的蛋白W能直接抑制核基因P和M转录起始。P和M可分别提高水稻抗虫性和产量。下列叙述错误的是A.蛋白W在细胞核中发挥调控功能B.敲除基因W有助于提高水稻抗虫性和产量C.在基因P缺失突变体水稻中，增加基因W的表达量能提高其抗虫性D.蛋白W可能通过抑制RNA聚合酶识别基因P和M的启动子而发挥作用
12.(2025·安徽A10联盟模拟)基因转录和翻译是生命体中相当重要的生化过程之一。它们控制着生命体中蛋白质的合成，而蛋白质则是细胞中多种高级生物学功能的基础。如图为基因转录、翻译的示意图，下列叙述错误的是A.图示可表示原核细胞的转录、翻译过程， 有4条多肽链正在合成B.图中转录形成的RNA的碱基序列与模板链的相应区域碱基序列互补C.图中转录方向是从右向左，每个核糖体都能完成一条多肽链的翻译D.图中的RNA聚合酶既能解开DNA双链，又能催化核糖核苷酸的连接
13.研究发现，当细胞缺乏氨基酸时，负载tRNA(携带氨基酸的tRNA)会转化为空载tRNA(没有携带氨基酸的tRNA)，进而调控相关基因的表达，过程如图所示。下列叙述错误的是
A.过程②中终止密码子与a距离最近，d结合过的tRNA最多B.tRNA、rRNA和mRNA均通过转录产生C.细胞缺乏氨基酸时，空载tRNA既能抑制转录也能抑制翻译D.空载tRNA的3′端结合特定氨基酸后转变为负载tRNA
14.(2025·安徽江南十校联考)防御相关逆转录酶(DRT)系统在细菌抵抗噬菌体侵染方面发挥着重要作用，科研人员最新解析了肺炎克雷伯菌的DRT2系统抵御T5噬菌体侵染的机制如图所示。
下列叙述正确的是A.该研究表明：细菌能以RNA为模板创造自身不含有的基因B.抑制细菌生长影响了噬菌体从细菌中获取相应的氨基酸、核酸、能量等C.①②过程都有氢键、磷酸二酯键的形成与断裂D.图示过程包括了中心法则的所有内容
二、非选择题15.(2025·江苏，20)真核细胞进化出精细的基因表达调控机制，如图表示部分调控过程。请回答下列问题：(1)细胞核中，DNA缠绕在组蛋白上形成________________。由于核膜的出现，实现了基因的转录和______在时空上的分隔。
(2)基因转录时，__________酶结合到DNA链上催化合成RNA。加工后转运到细胞质中的RNA，直接参与蛋白质肽链合成的有rRNA、mRNA和________。分泌蛋白的肽链在______________完成合成后，还需转运到高尔基体进行加工。
(3)转录后加工产生的IncRNA、miRNA参与基因的表达调控。据图分析，IncRNA调控基因表达的主要机制有_____________________________________________________。miRNA与AGO等蛋白结合形成沉默复合蛋白，引导降解与其配对结合的RNA。据图可知，miRNA发
录；与mRNA结合，调控翻译
与DNA结合，调控基因的转
挥的调控作用有_______________________________________________________。
降解IncRNA，解除对翻译的影响；降解mRNA，调控
(4)外源RNA进入细胞后，经加工可形成siRNA引导的沉默复合蛋白，科研人员据此研究防治植物虫害的RNA生物农药。根据RNA的特性及其作用机理，分析RNA农药的优点有__________________________________。
强；易降解，不会污染环境
16.(2025·绵阳模拟)微RNA(miRNA)是真核生物中广泛存在的一类重要的基因表达调控因子。如图表示线虫细胞中微RNA调控基因lin－14表达的相关作用机制，最终微RNA与mRNA形成双链。请回答下列问题：(1)图中过程A是______，该过程除需要模板、能量等外，还需要____________作为
原料和__________酶的催化。物质①通过______(填结构名称)从细胞核进入细胞质中。
(2)过程B中核糖体移动的方向是_________(填“从左到右”或“从右到左”)，该过程多个核糖体结合到同一条mRNA上的生理学意义是_____________________________________________________________。图中涉及的中心法则过程为_________________________________________________________(用文字和箭头表示)。
间内合成大量的蛋白质，提高翻译效率
少量的mRNA就可以在短时
→蛋白质(箭头上可依次标注“转录”
(3)研究表明，线虫体内不同微RNA仅出现在不同的组织中，说明微RNA基因的表达具有________________性。
(4)据图可知，miRNA抑制基因lin－14表达的机理是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
微RNA调控基因lin－4转录形成的Pre－miRNA进入细胞质，经过酶切割和组装后形成RISC－miRNA复合物，该复合物可抑制lin－14蛋白质编码基因转录的RNA的翻译过程(或者RISC－miRNA复合物与基因lin－14转录形成的mRNA结合，从而抑制翻译过程)